汽車(chē)CAN/LIN總線(xiàn)測試流程和測試工具解析

恒潤提供CAN/LIN總線(xiàn)測試方案和在這些工具平臺之上的測試軟件開(kāi)發(fā)咨詢(xún)服務(wù)，幫助客戶(hù)進(jìn)行CAN/LIN總線(xiàn)方面的測試。這些工具包括用于CAN/LIN網(wǎng)絡(luò )系統和電控單元仿真和測試的工具CANoe；記錄、評價(jià)CAN總線(xiàn)信號電平的工具CANscope；CAN總線(xiàn)干擾生成工具CANstress；CAN總線(xiàn)數據記錄器CANlog。

汽車(chē)總線(xiàn)測試流程

概括的講，汽車(chē)總線(xiàn)的測試流程主要包括四個(gè)階段：

1. 制訂測試計劃。制訂測試計劃是測試開(kāi)始前必須的工作，包括了測試需要達到的目標，使用的資源、遵從的標準以及工具等方方面面，是測試順利實(shí)施的指導性文件。主要內容有：目標；總體測試策略；測試的完整性需求；具體規則(如何時(shí)停止測試)；資源需求；職責(如測試用例設計，執行，檢查)；測試用例庫；測試標準；工具(CANoe, CANscope, CANstress, CANlog)；測試軟/硬件配置；系統集成計劃。

2. 測試用例。測試用例的設計是一項復雜的工作，既需要直覺(jué)又需要專(zhuān)門(mén)技術(shù)。

3. 測試向量。包括測試向量和分解每一個(gè)測試用例。

4. 測試過(guò)程。經(jīng)過(guò)授權的專(zhuān)業(yè)人員系統地執行測試。
測試步驟如下：1).單元測試(White Box, Glass Box, check code correctness；2).集成測試(Bottom Up, Top Down, Big Bang, Sandwich；3).功能測(Black Box,perspecification,component。

測試工具主要包括軟件測試環(huán)境和和輔助的硬件測試工具兩部分。

軟件測試環(huán)境

在汽車(chē)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)和測試過(guò)程中，主要應用的軟件測試環(huán)境是CANoe。 CANoe (CAN Open Environment)是德國VECTOR公司開(kāi)發(fā)的功能強大的開(kāi)發(fā)工具。它能支持總線(xiàn)開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程-從最初的設計、仿真到最終的分析測試和產(chǎn)品的售后服務(wù)。CANoe 實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )設計、仿真和測試的無(wú)縫集成，其開(kāi)發(fā)、測試流程如圖1所示。

圖1：利用CANoe進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和測試流程

1. 通訊設計/模型生成。新工程的第一個(gè)任務(wù)就是在數據庫中定義通訊矩陣，然后是在CANoe中生成模型。

2. 通訊確認。支持的通訊確認包括系統的功能分配、功能測試和整個(gè)系統的集成。

3. 剩余總線(xiàn)仿真/功能測試。剩余總線(xiàn)仿真向總線(xiàn)系統產(chǎn)品供應商提供了理想的測試環(huán)境。使他們既可以進(jìn)行整個(gè)系統的測試，又可以高效地進(jìn)行電控單元、模塊和集成測試。此外用戶(hù)還可以在osCAN庫(osCAN Library)的幫助下直接運行CAN控制器代碼。

4. 測試。CANoe通過(guò)特殊功能“測試特性設置”支持ECU和網(wǎng)絡(luò )測試。有了這些功能，就可以創(chuàng )建各種測試。例如驗證單個(gè)開(kāi)發(fā)步驟的測試，檢查原型，執行蛻變測試和兼容性測試。此外，包含在測試服務(wù)庫中的檢查和仿真功能可以簡(jiǎn)化測試環(huán)境的設置和執行。

5. 診斷。CANoe可以分析KWP2000診斷通訊。診斷控制臺(診斷特性設置的一部分)通過(guò)基于CANdelaStudio的診斷描述文件提供了對所有診斷服務(wù)的交互訪(fǎng)問(wèn)。診斷請求可以被選擇、參數化，并顯示出來(lái)。故障存儲器控制臺提供了對某個(gè)ECU故障存儲器簡(jiǎn)便、快捷的訪(fǎng)問(wèn)。因此，所有參數都以符號進(jìn)行顯示。

6. 分布式開(kāi)發(fā)/集成。對于涉及多個(gè)供應商的工程，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的獨立并行開(kāi)發(fā)。

硬件測試工具

在CAN/LIN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )測試過(guò)程中，借助其它的測試工具，會(huì )進(jìn)一步加快測試過(guò)程。這些硬件測試工具包括(如圖2所示)：

1、記錄和評估CAN總線(xiàn)電平的測量設備CANscopeCANscope提供了強健的記錄模塊和易于使用的評估軟件。記錄模塊通過(guò)RS-232和USB連接到PC?？梢苑治龈鞣N因素對總線(xiàn)特性的影響：電纜類(lèi)型和長(cháng)度、總線(xiàn)驅動(dòng)器和終端、不同故障形式、EMC等。對于目標調試，可以設定各種觸發(fā)條件。例如當出現某個(gè)特定的CAN報文或出現錯誤?總線(xiàn)電平超過(guò)正常水平或低于正常水平就會(huì )觸發(fā)記錄進(jìn)程，觸發(fā)環(huán)境被完整記錄下來(lái)，比較電壓曲線(xiàn)。

圖2：測試系統示意圖

2. CAN網(wǎng)絡(luò )干擾生成工具CANstressCAN網(wǎng)絡(luò )對于總線(xiàn)通訊的擾動(dòng)和故障具有很強的抗干擾能力。為了測試系統在干擾和故障情況下是否能夠正常工作，需要能夠產(chǎn)生CAN總線(xiàn)干擾的設備。

CANstress就是供開(kāi)發(fā)和測試者使用的綜合性CAN總線(xiàn)干擾生成工具。該設備能夠以可以復現的方式對總線(xiàn)的物理特性和邏輯電平施加干擾。CANstress是手持式硬件模塊。它可以直接插入CAN總線(xiàn)。它包含靈活的觸發(fā)和干擾邏輯。它包含大量的通過(guò)軟件控制的電阻。它們可以用來(lái)構成總線(xiàn)上的電阻系列，總線(xiàn)間的連接電阻，電極間的連接電阻。CANstress支持的故障形式和測試模式包括：總線(xiàn)故障仿真，CAN系統故障，CAN控制器干擾，可編程短路和掉電等。在總線(xiàn)間插入可編程靜態(tài)電容可以用于仿真各種總線(xiàn)長(cháng)度。

3、CAN系統可編程記錄器CANlog 3通過(guò)下載不同的配置，可編程記錄器CANlog 3能夠接受、保存和評價(jià)來(lái)自不同CAN總線(xiàn)的報文。CANlog 3可以支持4個(gè)CAN通道。通過(guò)相應的接口，可以按照用戶(hù)需求進(jìn)行通道分配。允許的工作電壓范圍5～45伏，符合汽車(chē)工業(yè)標準。

解決方案特性

恒潤的CAN/LIN總線(xiàn)開(kāi)發(fā)、測試工具是由德國Vector Informatik公司提供的。Vector公司是基于CAN/LIN電子系統網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)工具的領(lǐng)導廠(chǎng)商。Vector公司的解決方案和開(kāi)發(fā)工具產(chǎn)品深受?chē)H知名汽車(chē)廠(chǎng)商和汽車(chē)電子供應商的信賴(lài)。

1. 汽車(chē)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)和測試一體的解決方案

從上述介紹可以看出，該解決方案具有最初的產(chǎn)品設計可發(fā)和測試能力，為汽車(chē)行業(yè)CAN/LIN總線(xiàn)開(kāi)發(fā)提供了從設計、仿真、到分析和測試的功能強大的全方位解決方案。實(shí)現了開(kāi)發(fā)工具在各個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)節的無(wú)縫集成。在測試過(guò)程中，可以采用兩種測試方式：交互測試(人工測試)和自動(dòng)測試(無(wú)人監督)。在交互測試過(guò)程中，測試者可以交互地啟動(dòng)/重啟某個(gè)測試過(guò)程，或者為測試提供輸入激勵；在自動(dòng)測試過(guò)程中，通過(guò)預先配置，可以自動(dòng)啟動(dòng)/停止和執行測試過(guò)程，按定義的方式執行。在兩種測試方式下，測試過(guò)程結束可以生成HTML/XML測試報告，記錄準確的測試結果。


圖3：顯示界面和儀表庫

2. 友好的用戶(hù)界面和圖形化的顯示方式

該系統的軟件測試環(huán)境提供了友好的用戶(hù)界面和圖形化的顯示方式。提供了圖形化顯示功能模塊和評估模塊。在測試過(guò)程中，顯示每條報文的中的不同信號的數值，總線(xiàn)上所有活動(dòng)的列表， 包括報文、錯誤幀和超載幀；總線(xiàn)統計表顯示報文速率，錯誤率，總線(xiàn)負載和CAN控制器狀態(tài)。另外，針對汽車(chē)應用，提供了相應的儀表庫，模擬真實(shí)的駕駛室內儀表顯示。如圖3所示。

3. 支持多種總線(xiàn)協(xié)議

通過(guò)與相應的模塊配合，該測試環(huán)境支持多種總線(xiàn)協(xié)議的仿真和測試，如CAN總線(xiàn)、LIN總線(xiàn)、MOST和Flexray總線(xiàn)，支持的總線(xiàn)協(xié)議有J1939、ISO11783、CANopen、DeviceNet等。

4. 良好的擴展性

該系統同樣具有良好的兼容性和擴展性。在測試的過(guò)程中，根據需要，可以增加額外的測試工具，如Ipetronik.等，進(jìn)一步拓寬了其應用范圍。

圖4：測試案例實(shí)現了CAN總線(xiàn)座椅控制自動(dòng)測試

應用案例

圖4所示的測試案例實(shí)現了CAN總線(xiàn)座椅控制自動(dòng)測試。測試工程師只要啟動(dòng)測試，測試軟件就按照事先編好的測試流程逐項進(jìn)行功能測試和通訊測試，并記錄整個(gè)測試過(guò)程并報告測試結果。功能測試包含頭枕高度調整，座椅高度調節，座椅前后位置調整，座椅傾角調整和報文功能測試。通訊測試則包含啟動(dòng)測試，請求/響應測試和報文周期精度測試。在測試的過(guò)程中，以圖形化的方式顯示當前系統的狀態(tài)信息和測試流程。